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VoIP中宽带语音编码研究与DSP实现

作　者: 刘德青
导　师: 黄孝建
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 语音编码 Speex 算法优化 代码优化
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 99次
引　用: 1次
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内容摘要


语音压缩编码是为了有效地存储大量的语音信息从而节省宝贵的信道资源。随着通信带宽的扩展,在各种视听业务中,人们不仅仅需要听懂对方的语意,还希望了解对方的情感和对方所处的环境中的其它声音,如音乐等。也就是说,人们追求的是一种自然的面对面的通信质量。因此,传统的窄带语音编码在300Hz-3400Hz的频带范围内已经不能满足人们对高质量语音的追求,我们有必要在频带为50Hz-7000Hz上进行宽带语音压缩编码的研究。Speex是在VOIP的应用背景下提出的一种基于CELP算法的免费、开源的语音编码器,由于其应用目标为VOIP,因此在设计上必须能够克服网络丢包造成的影响。其编码方式非常灵活,可以依据不同的应用环境采用统一的码流格式和编码算法,实现多码率,多采样率的灵活的语音编码,以适应网络语音通信的需求,其码率在窄带模式下(8k采样)为250bps-24.6kbps,宽带模式下(16k采样)为3.95kbps-42.2kbps。本论文在对Speex算法深入研究的基础上,针对其时间复杂度比较大的缺点,提出了三种算法级的优化方法。结果表明,在PESQ得分影响很小的情况下,Speex算法时间复杂度有大幅降低。然后在24位定点的AR1688芯片对其进行了实现,在做好一致化工作后,对代码进行了代码级的优化,大大的减少了程序的运算复杂度,提高了编码效率。最后结果表明,Speex算法在AR1688芯片上可以运行良好。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 语音编码的理论概述  9-11
    1.2.1 语音编码原理介绍  10
    1.2.2 语音编码分类  10-11
  1.3 语音编码性能的评价标准  11-13
    1.3.1 编码速率  11-12
    1.3.2 语音质量的评价方法  12
    1.3.3 算法复杂度  12
    1.3.4 编解码延时  12-13
  1.4 主要宽带语音编码简介  13-14
  1.5 数字信号处理器介绍  14-16
    1.5.1 DSP芯片简介  14-15
    1.5.2 ADSP2181芯片介绍  15-16
  1.6 论文的主要内容和结构  16-18
    1.6.1 论文的主要内容  16-17
    1.6.2 论文章节安排  17-18
第二章 基于CELP的Speex原理分析  18-29
  2.1 CELP算法分析  18-21
    2.1.1 线性分析  18-19
    2.1.2 短时预测和长时预测  19-20
    2.1.3 合成分析法ABS(Analysis-By-Synthesis)  20
    2.1.4 感觉加权滤波器  20-21
    2.1.5 矢量量化  21
  2.2 Speex编解码流程  21-29
    2.2.1 QMF镜像滤波器  22-24
    2.2.2 Speex低子带编码原理  24-27
    2.2.3 Speex高子带编码原理  27-28
    2.2.4 解码原理  28-29
第三章 Speex算法优化  29-34
  3.1 简化互相关运算  29-30
  3.2 固定码本在码本域进行搜索  30-31
  3.3 感觉加权滤波器的调整  31-32
  3.4 小结  32-34
第四章 汇编程序的定点实现  34-38
  4.1 编译调试环境介绍  34
  4.2 C程序的定点规则  34-35
  4.3 DSP汇编实现  35-38
    4.3.1 汇编程序的编写规则  35-36
    4.3.2 汇编程序的一致化  36-38
第五章 汇编程序的优化  38-49
  5.1 利用芯片的硬件特征  38
  5.2 利用指令的并行  38-41
    5.2.1 简单的指令并行  39
    5.2.2 对程序调整后的指令并行  39-40
    5.2.3 利用地址生成器的特性后的并行  40-41
  5.3 利用移位操作  41
  5.4 尽量少的使用堆栈  41-42
  5.5 循环体的优化  42-44
    5.5.1 循环的展开  42-43
    5.5.2 循环的合并  43
    5.5.3 与内层循环无关代码的要放在外层循环中  43-44
  5.6 函数的展开  44-45
  5.7 空间换时间的优化  45-46
  5.8 数据空间的节约  46
  5.9 优化结果统计  46-47
  5.10 与硬件资源的对比  47-49
    5.10.1 与硬件资源中MIPS对比  47
    5.10.2 与硬件资源中存储器对比  47-49
第六章 硬件上实时通信调试  49-56
  6.1 硬件环境  49-51
    6.1.1 AR1688芯片  49-51
    6.1.2 其他硬件单元  51
  6.2 外围主程序  51-53
  6.3 硬件调试工具  53-54
  6.4 调试过程  54-56
    6.4.1 出现异样后的分析  54
    6.4.2 调试方法  54-56
第七章 总结  56-57
参考文献  57-59
致谢  59-60
攻读硕士期间论文发表情况  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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